太空百慕達?日本「瞳」衛星詭異解體事件:直接控制失靈碎裂解體

2022-10-12     大寶貝     反饋

太空百慕達,究竟是什麼地方?

國際空間站和中國的天宮空間站的軌道高度為什麼在400千米左右?很多朋友一定知道,這不是很簡單麼,要是軌道高度太高的話,補給成本太高了,每次都送那麼大老遠,運營空間站得虧血本。

這個答案無疑是正確的,但只對了一半,因為空間站軌道高度除了成本考慮外還有一個輻射的考慮,不知道各位是否有發現從近地軌道一直往外,在2000千米~5000千米的軌道上,衛星數量很少,因為這裡有一個范艾倫輻射帶!

太陽風與高能帶電粒子

太陽風估計大家都聽說了,其實所謂的太陽風就是太陽活動向太空輻射的大量高能帶電粒子,比如電子和質子,它們高速運動脫離了太陽的引力,這些帶電粒子在太陽系內橫衝直撞,有部分就會闖入地球范圍。

這些高能帶電粒子能級很強,特別是對IC中使用低電壓微電流工作的CPU等產生的威脅極大,輕則導致錯誤電平信號造成誤動作,重則擊穿IC導致電路報廢,因此在太空工作的衛星CPU和電路都是「加固」過的,不求性能第一,但求穩定、抗造。

不過好在地球有一個巨大的磁場保護,所以這些高能帶電粒子大部分都會通過地球的磁力線導向兩極,因此在中低緯度工作的衛星在地球的磁場保護下非常安全,不過也有例外的時候,比如太陽活動強烈時,就像太陽耀斑爆發時,大量帶電粒子衝擊地球磁場與高層大氣,導致磁場變形,突入到中低高度,從而對衛星「氣動」(高層大氣分子)產生影響掉高度。

另一個則是其能量更強大的帶電粒子將直接對衛星產生影響,除了「掉高度」外,將可能直接摧毀衛星,輕則衛星控制故障,星載作業系統重啟,重則就像日本的「瞳」衛星控制失效,甚至解體。

范艾倫輻射帶:高能帶電粒子區域

1958年1月31日,美國第一顆衛星探險者一號的軌道在跨越800千米高度時(近地點358千米,遠地點2550千米)其星載蓋革計數器讀數突然下降至0,1958年3月26日的探險者3號時候又發生了同樣的情況。

美國物理學家詹姆斯·范·艾倫認為並非是800千米高度沒有輻射了,而是蓋革計數器超載了,范艾倫認為地球磁場俘獲的太陽風粒子,這些帶電粒子在帶的兩轉捩點間來回運動。由於范艾倫發現了這個輻射帶,因此以他的名字命名為了范艾倫輻射帶。

輻射帶分為內外兩個,內帶在1000公里以上,范圍在1000~12000千米之間,分布的主要以高能質子為主,外帶則在1.3萬千米到6萬千米左右,以高能電子為主。

很顯然高能質子影響更大,因此大部分太空飛行器都是避開范艾倫輻射帶的粒子最密集的區域,大約在2500~5000千米的區域,但在地球上有一個區域是例外的,這就是南大西洋地磁異常區,這裡的范艾倫輻射帶能低至200千米。

2020年地球磁場強度

1958年柯策(Pieter Kotze)發現這個異常區域,它的存在已經很久了,從1590年以來都非常平穩,但在1750年後逐年下降,但變化並不是很大。不過德國地球科學研究中心的尤爾根·馬茨卡稱在過去的十年中,南大西洋異常東部出現了新的磁場極小值,每年以20千米速度急速擴張,並且還有加速趨勢,也就是說已經出現分裂。